JPH0230720A - 鋼板の加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続溶融亜鉛めっき設備の一部を構成する無
酸化炉や連続焼鈍炉等の直火式加熱炉による鋼板の加熱
方法に関する。直火式加熱炉は、バーナを備えた複数個
の燃焼ゾーンを有しており、ここに鋼板を通過させ、未
燃分を含んだ還元性の燃焼ガスによって鋼板を還元性雰
囲気下で直接加熱するものである。

（従来の技術と課題） 従来、連続焼鈍溶融亜鉛めっき設備における無酸化炉は
、直火加熱により薄鋼板に種々の熱処理を施したり、鋼
板表面に付着した圧延油等を燃焼除去し、鋼板表面の清
浄化を行うために使用される。

この際、鋼板表面が酸化するのを防止する必要があるた
め、加熱源であるバーナは、空気比を１未満（通常、０
．８５〜０．９６程度）として使用されている。ここに
空気比とは、（バーナに供給された空気量）／（バーナ
に供給された燃料を完全燃焼させるのに要する理論空気
ｆｆ１）の比をいい、空気比が１未満では、燃焼ガス中
にＣＯガスやＨ２ガスが未燃分として残留し、これが還
元作用を奏する。

そして、鋼板出口側の燃焼ゾーンは、鋼板入口側の燃焼
ゾーンよりも高い燃焼負荷で操業されるのが通例である
。鋼板が加熱炉から出たとき所期の高温が得られればよ
く、また燃料消費量を軽減することができるからである
。ここに、燃焼負荷とは、各燃焼ゾーンにおけるバーナ
の燃焼量をいい、供給燃料が多い程、また空気比が大き
い程大きい。

しかしながら、空気比１未満とし、燃焼ガスを還元性ガ
スとして操業しても、鋼板表面の酸化膜が十分除去され
ないのが実情である。この原因は、バーナの燃焼性能、
複数バーナ間の燃料と空気のアンバランス等によって燃
焼ガス中に酸素が不可避的に混入し、これによって酸化
膜が生成するからと考えられる。

このような酸化膜が存在すると、めっき不良の原因とな
るため、無酸化炉の後に還元炉を設け、酸化膜を加熱還
元し、鋼板表面の清浄化を行っている。尚、還元炉は、
通常、不活性ガスである窒素ガスと還元性ガスである水
素ガスとの混合ガスを炉内雰囲気ガスとして使用されて
いる。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、直火式加
熱炉による鋼板の加熱に際し、鋼板の酸化を可及的に抑
制することができる加熱方法を提供することを目的とす
る。

尚、無酸化炉において発生した還元性ガス（ＩＩ２゜Ｃ
Ｏガス）および還元炉の還元性ガス（ｌ（２ガス）は、
燃焼ガスと共に、燃焼ゾーンの入口側前方に設けられた
対流予熱帯や輻射予熱帯を経て排気される。

この際、還元性ガスは、省エネルギーおよび公害防止の
観点から、通常、補足空気を投入して輻射予熱帯に設け
たアフターバーン装置によって完全燃焼させる措置が採
られている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明の加熱方法は
、バーナを備えた複数個の燃焼ゾーンを有する加熱炉に
鋼板を通過させ、未燃分を含んだ還元性の燃焼ガスによ
って鋼板を直接加熱する方法において、鋼板入口側の前
段ゾーンを高負荷燃焼とし、少なくとも鋼板温度が４０
０℃から６００℃になるまでの間、鋼板を急速加熱する
ことを発明の構成とするものである。

鋼板の酸化防止をより確実に行うには、鋼板出口側の後
段ゾーンの空気比を前段ゾーンより小さくすればよい。

（作　用） 鋼板入口側の前段ゾーンを高負荷燃焼とすることで、鋼
板が加熱炉に進入すると共に急速加熱を行うことができ
る。ここに、前段ゾーンとは、高負荷燃焼操業している
、鋼板入口側の−又は二基上の燃焼ゾーンをいう。

鋼板に対する急速加熱は、少なくとも鋼板温度が４００
℃から６００℃になるまでの間、行われる。本発明者の
知見によると、鋼板は、４００″Ｃから６００’Ｃの間
で極めて酸化され易いからである。この間での加熱速度
が遅いと酸化量が著しく増大し、その後、還元雰囲気下
で操業している後段ゾーン（全燃焼ゾーンの内、前段ゾ
ーンを除く部分）に鋼板を移行させても、移行中に酸化
膜を十分除去することができなくなるからである。逆に
、４００℃から６００℃の間を急速加熱（望ましくはこ
の温度間を６秒以内で加熱）すると、空気比が１程度で
あっても、酸化量はそれほど増大せず、後段ゾーンを移
行中に酸化物は十分還元除去される。

因みに、第３図に示した加熱速度で加熱した軟鋼板（０
，０５ｗｔ％Ｃ）の各温度における生成した酸化膜厚を
第４図および第５図に示す。第４図は加熱速度が大きい
場合（第３図中Ａに該当）、第５図は加熱速度が小さい
場合（第３図中Ｂに該当）である。加熱速度の調整は、
一定温度（１４００’Ｃ）の燃焼ガス中に厚さの異なる
軟鋼板を挿入することにより行った。第３図中Ａは厚さ
１胴、Ｂは３胴の場合を示す。尚、バーナの空気比は０
．８とした。このとき、燃焼ガス中には（ＣＯ＋Ｈｚ）
ガスが８νｏ１％含まれていた。加熱中の鋼板は所定の
温度で炉から引き出し、窒素ガスで急速冷却し、鋼板表
面の酸化膜厚が測定された。

鋼板を急速加熱した場合、第４図によると、鋼板温度が
ほぼ４００”Ｃ程度までは酸化が進行せず、４００〜６
００’Ｃで急速に酸化が進行し、６００″Ｃを越えると
還元が起こることが知られる。しかし、加熱速度が遅い
場合、第５図によると、６００’Ｃ以上の高温側での還
元が進捗していないことが知られる。

これは、４００〜６００℃における酸化領域での加熱時
間が長いと、酸化膜が厚くなり、また酸化膜が緻密化し
、酸化膜性状がより還元しにくくなるからと推察される
。

前段ゾーンで４００℃から６００’Ｃの間、急速加熱さ
れた鋼板は、酸化量が可及的に抑えられているので、後
段ゾーンを移行する間に、未燃分を含んだ還元性燃焼ガ
スによって酸化膜が容易に還元され、鋼板表面の清浄化
が図られる。この際、鋼板の急速加熱を前段ゾーンで行
うため、後段ゾーンすなわち６００℃以上の還元領域を
長くとることができ、還元に有利である。

また、後段ゾーンの空気比を前段ゾーンのそれより小さ
く（望ましくは、両者の差が０．１５以上となるように
小さく）することによって、後段ゾーンの還元作用を強
力にすることができ、鋼板表面の酸化膜の確実な除去を
行うことができる。

（実施例） 第１図は本発明を実施するための直火式加熱炉の一例で
あり、鋼板入口側から出口側（鋼板移送方向、図中矢印
方向）に向って、対流予熱帯２、輻射予熱帯３、炉本体
１が連成されており、前記炉本体１は、鋼板移送方向に
沿って第１ゾーン１１から第４ゾーン１４に区画されて
おり、各ゾーンには−又は二基上のバーナ（図示省略）
が備えられている。各ゾーンは、仕切壁４によって区分
されている。該仕切壁４を設けることによって、各ゾー
ンの燃焼負荷の調整が容易になる。尚、炉本体１中には
鋼板搬送用のハースロール（図示省略）が鋼板移送方向
に沿って連設されている。

第２図に、前記加熱炉を用いて本発明方法を実施するた
めの炉操業パターンの一例を示す。同図には、従来の炉
操業パターンも併せて示した。図中、Ａ、ａは炉ガス温
度、Ｂ、ｂは鋼板温度、Ｄ。

ｄは燃焼負荷、Ｅ、ｅはトータル空気比であり、Ｆ、ｆ
は酸化領域、０２ｇは還元領域であり、大文字は本発明
実施例、小文字は従来例を示す。前記トータル空気比と
は、最後段ゾーンから当該ゾーンまでの燃料全量に対す
る空気比をいう。

本発明実施例の場合、第１ゾーン１１を前段ゾーンとし
て高空気比、高燃焼負荷で操業し、炉ガス温度を高温と
することによって、鋼板を象、速加熱し、４００℃〜６
００℃の間を短時間で昇温し、酸化領域Ｆの短縮を図っ
ている。これに対して、従来例では第１ゾーン１１およ
び第２ゾーン１２は低燃焼負荷で操業しているため、鋼
板温度は低く、酸化領域ｆが長く、還元領域ｇが極めて
短かくなっている。

実施例では、第２ゾーン１２〜第４ゾーン１４を後段ゾ
ーンとして、鋼板温度が６００℃以上を維持するように
適度の燃焼負荷とされ、還元領域Ｇを伸長させて還元を
促進している。特に、本実施例では、後段ゾーンを鋼板
出口側に沿って空気比を下げ、従来の０．８５〜０．９
５より更に小さい値（０，８〜０．６）としているので
、還元作用が強化されている。

また、各ゾーンの空気比を鋼板入口側に沿って増大させ
、未燃分を多く含む燃焼ガスを前段ゾーンおよびこれに
臨接するゾーンで一気に燃焼させ、前段ゾーンの高負荷
加熱を一層容易ならしめでいる。前段ゾーンおよびこれ
に臨接するゾーンでは、既に炉ガス温度が１０００”Ｃ
程度以上の高温状態となっているので、未燃分のガスの
燃焼は極めて容易である。

第２図では、実施例において、第１ゾーン１１を前段ゾ
ーンとしたが、鋼板の加熱条件により、例えば厚板では
第１ゾーン１１および第２ゾーン１２を前段ゾーンとし
てもよい。また、゛例えば薄板では、第１ゾーン１１を
休止乃至４００℃以下の予熱用として操業するに止め、
第２ゾーンを高麺焼負荷で操業する前段ゾーンとして使
用してもよい。また、鋼板の急速加熱をより容易に行う
には、前段ゾーンのバーナを鋼板に接近させたり、強制
噴流バーナを採用することも有効である。また、本発明
は竪形炉その他の形式の直火式加熱炉に適用可能なこと
は勿論である。

また、実施例では、第１ゾーン１１におけるトータル空
気比を１として、後続の各ゾーンにおける未燃ガスを完
全燃焼するようにしているが、従来と同様、未燃ガスは
燃焼ガスと共に後段ゾーンから前段ゾーンへ、更には予
熱帯へ送り込み、補足空気を投入して完全燃焼させて排
気してもよい。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、鋼板昇温過程にお
ける４００〜６００℃の酸化促進領域の短縮および還元
領域の拡張が図られ、従来技術に比べて格段に優れた還
元効果が得られる。また、後段ゾーンの空気比を下げる
ことにより、より一層の還元効果が期待される。

その結果、直火式加熱炉の後部に連設される還元炉の還
元負荷の低減が図られるほか、酸化膜残存によるめっき
不良の低減が図られる。また、酸化鉄の生成自体が抑制
されるため、還元鉄量自体も低減され、これに伴って還
元後の鋼板表面に形成された多孔質層の形成も可及的に
防止され、めっき後の合金化品質の向上が図られる。更
に、酸化鉄および還元鉄による炉内ハースロールへの付
着も防止され、鋼板表面疵の発生も大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は直火式加熱炉の一例を示す断面説明図、第２図
は実施例に係る炉操業バタン図、第３図は加熱速度を示
すグラフ図、第４図および第５図は鋼板温度と酸化膜厚
との関係を示すグラフ図である。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所第３図 第５　図 硝板渫炙（’Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バーナを備えた複数個の燃焼ゾーンを有する加熱
   炉に鋼板を通過させ、未燃分を含んだ還元性の燃焼ガス
   によって鋼板を直接加熱する方法において、 鋼板入口側の前段ゾーンを高負荷燃焼とし、少なくとも
   鋼板温度が４００℃から６００℃になるまでの間、鋼板
   を急速加熱することを特徴とする鋼板の加熱方法。
2. （２）鋼板出口側の後段ゾーンの空気比を前段ゾーンよ
   り小さくし、急速加熱した鋼板を通過させることを特徴
   とする請求項（１）の鋼板の加熱方法。